压电陶瓷表面化学镀Ni-Cu-P合金镀层及其性能研究

摘要

化学镀一直是实现材料多功能化的重要手段之一，由于其工艺简单，易于操作，镀层结合力良好、耐蚀性能较强，化学镀过程几乎无毒无害以及低碳等特点，因而倍受青睐。
　　压电陶瓷不仅具有特殊的压电性能，还具有热释电效应、光弹光电效应等许多特点，广泛应用于日常生活及高端领域中。通过化学镀方法对压电陶瓷进行表面金属化处理，在其表面上镀覆性能良好的金属镀层，有利于拓宽其应用范围。
　　本文进行了PZT-5压电陶瓷表面化学镀Ni-P二元合金和 Ni-Cu-P三元合金的工艺优化，并进行了镀层的性能分析研究。
　　通过单因素实验，获得了压电陶瓷表面化学镀 Ni-P合金的工艺配方及工艺条件：NiSO4·6 H2O30 g/L，NaH2PO2·H2O30 g/L，C6H8O7·H2O，C2H9NaO5·3 H2O12 g/L，H3BO38 g/L，pH=6.5~7，温度45~60℃。研究30％NaOH溶液，30%NaOH+C2H8N2、30%NaOH+C12H25SO4Na三种粗化工艺，镀液的酸碱性，镀液中的添加剂对镀速及镀层性能的影响。实验结果表明，粗化液成分为30%NaOH+C2H8N2时，化学镀镀速较高，镀层的性能较好；酸性镀液条件下制备的镀层完整、表面平整致密，耐腐蚀性能较好。研究了 KI、CuSO4、HO(CH2CH2O)nH、C3H6O3四种添加剂对化学镀镀速及镀层表观形貌、镀层的SEM图像、镀层的耐腐蚀性的影响，结果表明，分别加入适量的四种添加剂，可以提高化学镀沉积速度，改善镀层性能。加入添加剂HO(CH2CH2O)nH30 g/L时，化学镀沉积速度较高，获得的镀层表面较细密、平整。
　　通过正交实验，得到化学镀 Ni-Cu-P合金最佳工艺配方及工艺条件为：NiSO4·6H2O35 g/L，CuSO4·5H2O1.0 g/L，NaH2PO2·H2O30 g/L，C6H5 Na3O7·2H2O40 g/L，C2H9NaO5·3H2O20 g/L，pH=8，温度为80℃。探索研究工艺条件pH（6~9）、温度（40~80℃），镀液组成NiSO4·6H2O浓度（15~45 g/L）、CuSO4·5H2O浓度（0~1.5 g/L）、NaH2PO2·H2O浓度（10~45 g/L）、C6H5Na3O7·2H2O浓度（20~70 g/L）对化学镀镀速及镀层性能的影响。实验结果表明，pH值在8~9之间，温度范围为60~80℃，NiSO4·6H2O浓度在25~35 g/L范围， CuSO4·5H2O浓度范围为0.5~1.0 g/L，NaH2PO2·H2O浓度区间为25~35 g/L，C6H5Na3O7·2H2O浓度在40~60 g/L范围，化学镀镀速较高，获得的镀层性能较好。
　　通过镀层表面形貌及成分分析、物相结构，镀层的耐腐蚀性、导电性和硬度，比较化学镀Ni-P与Ni-Cu-P合金镀层性能。结果表明，化学镀Ni-Cu-P三元合金镀层的性能优于Ni-P二元合金镀层。

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第一章 绪论

1.1化学镀

1.2压电陶瓷表面化学镀的研究发展

1.3 本文的选题意义及主要研究内容

第二章 实验设备和实验方法

2.1 实验原料

2. 2 实验设备、仪器

2.3 实验方法

2.4 镀层性能测试与表征

第三章化学镀Ni-P合金工艺优化

3.1 化学镀Ni-P合金的工艺配方、工艺条件

3.2粗化液对镀速和镀层性能的影响

3.3 酸性镀液和碱性镀液对镀层性能的影响

3.4 添加剂种类对镀速和镀层性能的影响

第四章 化学镀Ni-Cu-P合金工艺及镀层性能研究

4.1化学镀Ni-Cu-P镀液配方及工艺条件的研究

4.2 工艺条件对镀速及镀层性能的影响

4.3 镀液组成对镀速及镀层性能的影响

4.4 本章小结

第五章 化学镀Ni-P与化学镀Ni-Cu-P合金镀层性能的对比

5.1 镀层的表面形貌及成分分析

5.2镀层的物相结构

5.3镀层的耐腐蚀性

5.4镀层的导电性

5.5镀层的硬度

5.6 本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

附录